CN1410674A - 一种具有新型高频阀的压电泵 - Google Patents

Abstract

一种具有新型高频阀的压电泵，属于流体机械技术领域，涉及一种压电泵泵阀的改进。本发明的目的在于设计一种高频阀压泵，减少泵阀开启与关闭的滞后性。本发明包括有泵体(1)、压电振子固定器(3)、压电振子(2)、及设置在泵体(1)上的吸入阀和吐出阀，在吸入阀和吐出阀中采用了纵切面呈“丁”字型的阀芯(8)，开有孔(10、10－1)的阀体(9)，将吸入阀芯和吐出阀芯的“竖”字柱体分别束缚在吸入阀和吐出阀所在位置的阀体(9)的孔(10－1)中形成吸入阀(6)和吐出阀(7)。本发明中当压电振子(2)的振动频率增加到100Hz时，吸入阀(6)和吐出阀(7)能实现良好跟从，克服了阀滞后现象。

Description

一种具有新型高频阀的压电泵

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，涉及对流体机械学科中一种压电泵泵阀的改进。

背景技术

有阀压电泵是利用压电振子把电能转变机械变形能，进而使泵腔产生容积变化的换能器。由于流体传递振动机械能时要耗时，另外泵腔内的流体也并非不可压缩，同时存在泵阀的质量惯性，所以被动开启与关闭的泵阀随着振动频率的提高，开启与关闭将滞后于压电振子的运动。这种现象不仅仅存在于有阀压电泵，而且存在于全部往复式泵，只是低频时表现不明显罢了。

图1所示为传统的有阀压电泵。其中1为泵体，2为压电振子，3为压电振子固定器，4、5为吸入与吐出阀。其工作原理是：由泵体1、压电振子2、吸入阀4及吐出阀5组成封闭腔体，对压电振子2施加交变电压，压电振子2将产生沿轴向的往复变形，这样就对腔体内流体施加以往复力，在吸入过程，流体把产生的力传递到吸入阀4，4将开启，传递到吐出阀5，5将在这压力作用下关闭。在吐出过程，流体把产生的力传递到吐出阀5，5将开启，传递到吸入阀4，4将在这压力作用下关闭。这样吸入阀4与吐出阀5在压电振子2的周期性变化下，将产生周期性开启与关闭，使泵内流体形成单向流动。压电振子的振幅很小，一次振动往复的容积变化也很小，所以，一次振动往复所产生的泵流量也很少。要想提高泵流量，一般要要采用提高压电振子的振动频率的方法。当压电振子2的振动频率增加时，传统形式的吸入阀4及吐出阀5无法实现高频下的良好跟从。传统的有阀压电泵是使用了蝶形阀、板阀、球阀及锥阀的压电泵，频率增加后，泵流量并没有按预想的那样增加反而出现了减少现象，阀滞后于压电振子的运动，这种滞后严重时泵将在宏观上出现零流量，可见传统的泵阀不能适应压电泵高频工作的特点。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，设计一种高频阀压泵，改进传统的泵阀，提高泵阀开启与关闭的灵敏性，加快阀开启时液体的流动，从而减少泵阀开启与关闭的滞后性。

本发明所述的一种具有新型高频阀的压电泵包括有泵体1、固定在泵体1腔内的压电振子固定器3、固定在压电振子固定器3上的压电振子2、及设置在泵体1上的吸入阀和吐出阀，其特征在于吸入阀和吐出阀中采用了纵切面呈“丁”字型的阀芯8，开有孔10、10-1的阀体9，将吸入阀芯和吐出阀芯的“竖”字柱体分别束缚在吸入阀和吐出阀所在位置的阀体9的孔10-1中、形成的吸入阀6和吐出阀7。

本发明的特征还包括纵切面呈“丁”字型的阀芯8的“一”字薄板在吸入阀6所在位置阀体9的下方，纵切面呈“丁”字型的阀芯8的“一”字薄板在吐出阀11所在位置阀体9的上方，阀体9上的孔10在纵切面呈“丁”字型的阀芯8的“一”字薄板所覆盖的范围内；采用了弹性材料制成的纵切面呈“丁”字型且其“竖”字柱体顶点处为束缚点、“一”字薄板为吸入口和吐出口的隔断板的阀芯8；纵切面呈“丁”字型的阀芯8的“一”字部分为一整体的圆薄板，或者是有开口的花瓣状的圆薄板；采用了将阀芯8的干部8-1***并穿过阀体9的孔10-1后与头部8-2的中心孔配合并粘结组成的吸入阀6和吐出阀7。

本发明的具有新型高频阀的压电泵由压电振子2、泵体1、吸入阀6及吐出阀7组成封闭腔体，对压电振子2施加交变电压，压电振子2将产生沿振子轴方向的往复变形，这样就对腔体内流体施加以往复力，在吸入过程，流体把产生的力传递到吸入阀6，吸入阀阀芯将开启，传递到吐出阀7，吐出阀阀芯将在这压力作用下关闭。在吐出过程，流体把产生的力传递到吐出阀7，吐出阀阀芯将开启，传递到吸入阀6，吸入阀阀芯将在这压力作用下关闭。这样吸入阀6与吐出阀7在压电振子2的周期性变化下，将产生周期性开启与关闭，使泵内流体形成单向流动。当压电振子2的振动频率增加时，吸入阀6与吐出阀7能实现高频下的良好跟从。也就是说，新型高频阀克服了阀滞后现象。本发明采用了如图5所示的纵切面呈“丁”字型的阀芯8构成的吸入阀和吐出阀，与传统的蝶形阀、板阀、球阀以及锥阀构造不同，利用“一”字型弹性薄板作为吸入口和吐出口的隔断板，当流体产生压力作用于隔断板时，“一”字隔断板与“竖”字柱体同时发生翘曲及拉伸弹性变形，阀开启快速如图5所示(其为吐出阀工作原理)。隔断板的四周也因没有阻碍流动的物体而省能，阀开启时流动也快。反之，当压力减小时，发生弹性变形的“丁”字型阀芯8的“一”字薄板与“竖”字柱体均各自复原，其反应高于单一隔断板形式的蝶形阀、板阀，所以阀关闭也快速。

附图说明

图1传统的有阀压电泵结构主剖视图；

图2本发明的高频阀压电泵的结构主剖视图；

图3本发明的高频阀阀芯结构主剖视图；

图4本发明的高频阀阀体结构主剖视图；

图5本发明的高频阀工作原理图(其为吐出阀)

(a)为静止态，(b)为开启态；

图6本发明的高频阀的花瓣状阀芯结构示意图；

图7本发明的高频阀的阀芯组成示意图；

图8本发明的高频阀的工艺装配示意图。

具体实施方式

例1：采用图3所示的阀芯8，阀芯8的头部8-2为一整体薄板，采用图4所示的阀体9，阀体9上的孔10为8个，作为吸入口或吐出口，按图8所示技术装配好吸入阀6和吐出阀7后，然后采用通用技术按图2所示装配好压电泵，泵体1为有色金属或高分子材料，如：铜、ABS等。压电陶瓷片为标准产品，压电振子2采用直径为50mm，厚度为0.1mm的圆铜片，经粘接而成，压电振子固定器3为橡胶，吸入阀6与吐出阀7的阀芯8为黑橡胶或硅胶，阀体9为金属或高分子材料，如：铜、ABS等。

例2：采用图6所示的阀芯8，阀芯8的头部8-2为由8片组成的具有开口的花瓣状薄板，采用图4所示的阀体9，阀体9上的孔10为8个，作为吸入口或吐出口，按图8所示技术装配好吸入阀6和吐出阀7后，然后采用通用技术按图2所示装配好压电泵，泵体1为有色金属或高分子材料，如：铜、ABS等。压电陶瓷片为标准产品，压电振子2采用直径为50mm，厚度为0.1mm的圆铜片，经粘接而成，压电振子固定器3为橡胶，吸入阀6与吐出阀7的阀芯8为黑橡胶或硅胶，阀体9为金属或高分子材料，如：铜、ABS等。

本发明中当压电振子2的振动频率增加到100Hz时，吸入阀6和吐出阀7能实现良好跟从，克服了阀滞后现象。

Claims (5)

1、一种具有新型高频阀的压电泵包括有泵体(1)、固定在泵体(1)腔内的压电振子固定器(3)、固定在压电振子固定器(3)上的压电振子(2)、及设置在泵体(1)上的吸入阀和吐出阀，其特征在于吸入阀和吐出阀中采用了纵切面呈“丁”字型的阀芯(8)，开有孔(10、10-1)的阀体(9)，将吸入阀芯和吐出阀芯的“竖”字柱体分别束缚在吸入阀和吐出阀所在位置的阀体(9)的孔(10-1)中、形成的吸入阀(6)和吐出阀(7)。

2、根据权利要求1所述的一种具有新型高频阀的压电泵，其特征在于纵切面呈“丁”字型的阀芯(8)的“一”字薄板在吸入阀(6)所在位置阀体(9)的下方，纵切面呈“丁”字型的阀芯(8)的“一”字薄板在吐出阀(11)所在位置阀体(9)的上方，阀体(9)上的孔(10)在纵切面呈“丁”字型的阀芯(8)的“一”字薄板所覆盖的范围内。

3、根据权利要求1所述的一种具有新型高频阀的压电泵，其特征在于采用了弹性材料制成的纵切面呈“丁”字型且其“竖”字柱体顶点处为束缚点、“一”字薄板为吸入口和吐出口的隔断板的阀芯(8)。

4、根据权利要求1、2或3所述的一种具有新型高频阀的压电泵，其特征在于所述的纵切面呈“丁”字型的阀芯(8)的“一”字部分为一整体的圆薄板，或者是有开口的花瓣状的圆薄板。

5、根据权利要求4所述的一种具有新型高频阀的压电泵，其特征在于采用了将阀芯(8)的干部(8-1)***并穿过阀体(9)的孔(10-1)后与头部(8-2)的中心孔配合并粘结组成的吸入阀(6)和吐出阀(7)。

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